東芝は12月10日、モバイルプロセッサ用キャッシュメモリ向けに、SRAMよりも低消費電力で動作する次世代型の不揮発性磁性体メモリ(STT-MRAM)を開発したと発表した。また、併せて、同STT-MRAMのキャッシュメモリを搭載したプロセッサ用の高精度シミュレータも開発し、実際にプロセッサ上でソフトを動作させた際の消費電力が、標準的なモバイル向けプロセッサと比較して3分の1程度に低減できる計算結果も得たことを発表した。

同成果の詳細は12月10日より米国サンフランシスコにて開催されるIEEEの電子素子に関する国際学会「IEDM 2012」にて、11日/12日(米国時間)にて3件の論文として発表される予定。

今回、同社が開発したのは、垂直磁化方式のSTT-MRAMをベースに、メモリ構造を改良すると同時に、30nm以下まで素子の微細化を進めた新方式STT-MRAM。従来のSTT-MRAMでは、省電力化と速度向上は二律背反の関係にあったが、今回開発されたSTT-MRAMは、消費電力を下げつつ、同時に動作速度を上げることに成功し、動作時の電力消費量を2012年にミネソタ大学らが報告していたSTT-MRAMの10分の1程度に低減することに成功したという。また、メモリから漏れ出す電流(リーク電流)のパスが無い回路を新たに設計することで、動作状態でも待機状態でも、リーク電流が常にゼロになるノーマリオフ回路構造を実現したとする。

モバイルプロセッサは、高性能化に伴い内部のSRAM(主にキャッシュメモリ)の容量も増大しており、動作状態と待機状態それぞれのメモリのリーク電流に起因する電力消耗の増加が課題となっており、SRAM代替メモリとしてMRAMが検討されているも、従来開発されてきたMRAMは、不揮発性により待機状態でのリーク電流は減らせるものの、動作状態での電力が大きく、結果的にSRAMより消費電力が大きくなるという問題があり、これがプロセッサ適用の障壁となっていた。今回のSTT-MRAMは、SRAM代替が可能となる高速化と低消費電力化の両立が可能となることを示すものであり、同社では今後も開発した新型STT-MRAMに改良を施すなど、実用化に向けた研究開発を進めていくとしている。

東芝が開発した垂直磁化方式STT-MRAMのメモリ素子の断面

MRAMの処理速度と消費電力の関係